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松下开发具有高测距精度的远程TOF图像传感器

发布时间:2020-11-16 09:55 作者:新2直营现金网

  本公告中描述的APD-TOF传感器与2018年6月公布的传感器之间的距离图像比较该款新研发的TOF图像传感器通过电子倍增器和电子存储的垂直堆叠结构,将APD像素的面积缩减至可集成100万的像素。松下公司于2018年6月推出了采用APD像素的TOF图像传感器,而新款传感器就是基于该技术打造而成。此外,除了配备松下公司研发的远程高分辨率3D远程成像技术之外,该传感器还具有较高的测距精度,而这一点对于之前传统TOF传感器和激光雷达而言都非常难实现。该新型传感器还能够准确地探测到远处被遮住的人和物体。

  首先,它是一款高分辨率、高灵敏度的TOF图像传感器,采用100万像素的APD,是松下传统传感器像素数的4倍。

  传统TOF传感器等图像传感器会将一个已经进入其像素的单个光子转化为一个电子,因此,由于信号光对噪声的敏感性,当信号光弱到接近单光子水平时,就会出现灵敏度低的问题。传统的APD传感器称为SPAD(单光子雪崩二极管),它在一个像素内倍增电子,具有较大的像素面积,因此难以小型化。

  而新研发的垂直堆叠APD(VPAD),通过将光电转换器、电子倍增器和信号存储器垂直堆叠,减小了面积,从而形成6m的像素间距。从而让图像传感器灵敏度信号放大10000倍,达到100万像素的高分辨率。

  其次,采用TOF获取具有高测距精度的3D远程图像,即使在10米至100米的远距离范围内,可能实现10厘米间隔的传感器,是松下传统传感器测距精度的15倍。

  一般而言,TOF测距通过测量光子从光源发射到物体、反射和返回的飞行时间来计算距离。松下先前已经开发了一种3D远程成像技术,该技术使用一种独特的短脉冲TOF方法,测距精度为1.5米间隔,最远可达250米距离。该技术基于弱光探测技术实现的,通过在所有APD像素中构建独特集成电路,可靠地捕获单个光子的弱信号,从而可以根据概率计算入射光子的数量。

  在以前的基础上,松下新研发了一种光子积累和时间分割间接TOF技术,能够将入射光子数转换为集成信号,并在短距离应用间接TOF计算,从而可在长距离范围内(10至100米)实现测距精度为10厘米的3D远程成像,而传统的TOF传感器和激光雷达很难达到。

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